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1、抗体工程与抗体工程药物, 治疗肿瘤的抗体药物 生命科学院,主要内容,抗体药物的概念治疗肿瘤抗体药物发展历史恶性肿瘤抗体药物治疗恶性肿瘤靶向治疗类抗体药物封闭类抗体药物效应子杀伤类抗体药物抗血管类抗体药物发展趋势和存在问题,什么是抗体药物,抗体是指机体在抗原性物质刺激下所产生的一种免疫球蛋白，能与细菌、病毒或毒素等异源性物质结合而发挥预防、治疗疾病的作用。抗体药物的特点特异性：抗体跟抗原表位的结合，是高度特异性的，一种抗体只能与相对应的另一种抗原结合。所以，抗体药物是一种靶向药物，对靶点抗原具有高度特异性，这使抗体药物在治疗上非常有优势，可以高度专一性的治疗某种疾病。抗肿瘤抗体药物的研究表明，其
2、特异性主要表现为特异性结合、选择性杀伤靶细胞、体内靶向性分布和具有更加强的疗效。,多样性：抗体药物的多样性主要表现在靶抗原的多样性、抗体结构的多样性和作用机制的多样性等方面。可以用一个抗体抑制一个靶点，也可以制造一个抗体来促进靶点的功能，还可以想办法改造这个抗体，如在抗体上加一个弹头，办法很多。定靶制备：抗体药物的优点是可以定靶制备，一旦找到一个靶点，可针对这个特定的靶分子，定向制备相应的抗体，也可根据需要选择相应的“效应分子”，制备相应的免疫偶联物或融合蛋白，这些免疫偶联物或融合蛋白就是我们所需要的有不同的治疗作用的抗体药物。,抗体药物的研发 抗体药物的研究与开发的技术流程包括：靶分子的挑选
3、、抗体人源化、人抗体制备、抗体基因克隆、抗体库构建、抗体筛选、抗原表位预测、建模分析、动物模型、人体试验、抗体表达载体构建、细胞培养，等等。 当今世界，抗体药物是生物医药的研发热点，单克隆抗体药物引发了生物技术药物开发革新浪潮，在全球生物技术药品的市场份额中稳居第二，并有超过重组蛋白药物的趋势。近年来已20种单克隆抗体药物被美国FDA批准上市，其中有9种已被欧盟批准，并有数十种抗体药物进入期或期临床试验。,抗体药物的应用抗体药物主要应用在临床治疗上，尤其是肿瘤疾病的临床治疗。很多抗体对肿瘤细胞有选择性杀伤作用，可用来做很多肿瘤的临床治疗。目前已经开发的大部分抗体药物基本都是肿瘤治疗药物。此外，
4、除用于肿瘤的治疗外，抗体可用于治疗多种疾病，比如自身免疫性疾病、感染性疾病、心血管病、老年性疾病，等等。,抗体药物分类目前正在进行开发和已经投入市场的抗体药物主要有以下几种用途：器官移植排斥反应的逆转；肿瘤免疫诊断；肿瘤免疫显像；肿瘤导向治疗；哮喘、牛皮癣、类风湿性关节炎、红斑狼疮、急性心梗、脓毒症、多发性硬化症及其他自身免疫性疾病；抗独特型抗体作为分子瘤苗治疗肿瘤；多功能抗体（双特异抗体、三特异抗体、抗体细胞因子融合蛋白、抗体酶等）的特殊用途。,治疗肿瘤抗体药物的历史,1.1抗体药物的诞生与发展100多年历史1890年，Behing等人已经开始采用抗毒血清治疗毒素中毒，这些抗毒血清的活性药物
5、成分就是其中的中和毒素的多克隆抗体，它们可以说是最早的抗体药物。2001年，FDA批准抗地高辛多克隆抗体治疗地高辛中毒，可见多克隆抗体药物在治疗各种急性中毒中依然发挥着重要的作用。但，多克隆抗体药物因其异质性和异源性，其药效学、药理学效应、体内非特异分布及毒副作用无法有效控制，因而在其他非急性疾病，例如恶性肿瘤、风湿病等的治疗中均难以发挥作用。,单克隆抗体药物的出现为抗体药物的发展起了关键性的推动作用。Kohler和Milstein于1975年创立的杂交瘤技术，第一次获得了抗单一抗原的单克隆抗体。单克隆抗体专一识别并与特异位点结合的特性使之可以在有效地发挥药效的同时减少毒副作用。1982年，P
6、hilip Karr的淋巴瘤患者对专门为其特制的鼠抗独特型单克隆的治疗表现为完全缓解，几乎治愈。缺点：可引起人体产一人抗鼠抗体(HAMA)，无法在人体内反复应用;到达肿瘤的药物较少，对肿瘤细胞的杀伤力有限，不能发挥明显的杀伤肿瘤的作用;靶向性差与毒副作用强;成本高。,20世纪80年代，导向治疗肿瘤的策略应运而生，“生物导弹”的思路掀起了抗体药物的热潮。1984年，利用DNA重组技术，将鼠单克隆抗体的可变区与人抗体恒定区嵌合拼接，发明了更接近人抗体的嵌合抗体。1986年，进一步将鼠单克隆抗体可变区中的多数序列及恒定区序列均替换为人抗体的序列，创立了改形人源化抗体技术，理论上使得被改造的工程抗体比
7、嵌合抗体更接近于人抗体。20世纪80年代，随着抗体库技术、嵌合小鼠技术、转基因小鼠技术的出现，又发展了全人体抗体。嵌合抗体、改形抗体、全人抗体技术的建立，基本解决了抗体药物的异源性问题。成本：20世纪90年代，控制在2$/mg以下.,1.2治疗肿瘤抗体药物的兴起近20年特点：不局限于靶向治疗，生长因子的中和封闭抗体、受体信号传导阻断抗体、抗血管抗体等多种抗体出现1997年，FDA批准的第一个治疗肿瘤的抗体药物上市：抗CD20嵌合抗体 rituximab，用于治疗B细胞淋巴瘤相对于其他的肿瘤治疗手段，抗体药物具有：选择性强，毒副作用小，药理机制明确 、药效明确，安全性好的优势。目前FDA已经批准
8、上市11种抗体药物中有5种工程抗体药物用于治疗肿瘤，疗效良好。临床试验阶段的抗体药物达90种之多，处在临床前的有近80种，占所有生物制品药品的25%。抗体治疗已经继手术、化疗、放疗、激素治疗后成为第五大肿瘤临床治疗手段。,20012004年抗体药物销售金额变化图,近几年抗体药物销售金额季度变化图,2005年前三季度抗体药物销售金额份额图,2005年前三季度抗体药物销售数量份额图,截至2004年底年，美国FDA已经批准了近20种抗体药物，同时还有120多种抗体药物处于临床开发阶段，500多种处于临床前开发阶段。 全球抗体药物的销售额增长迅猛，1999年全球抗体药的销售额仅12亿美元，2004年飙
9、升到105亿美元，约占全球药物市场份额的2。在从嵌合体、人源化到完全人源化抗体等一系列技术发展的推动下，预计2010年全球抗体药物年销售额可达到300亿美元。可以说，抗体药物已成为生物技术药物中最重要的大类之一。 总体看来，抗体药物市场的开发将主要集中于淘汰鼠源性及嵌合抗体，而转向人源化，尤其是完全人源化技术；2007年有望出现完全人源化产品的上市热潮；到2010年为止，在可能上市的20个产品中，预计有12个产品会在2007年2010年期间上市。,有专业机构预测，抗肿瘤产品仍将在单克隆抗体这一市场中占主导地位。抗关节炎药、免疫系统疾病和炎症性疾病治疗药也将出现强劲增长，到2010年有望在这一市
10、场中占据40.1的份额。罗氏和基因技术两家公司以合计44.9的份额在2004年的单克隆抗体市场中占优势地位，但2010年上述两家公司在此市场中所占的比例将有可能下滑至35.7。有统计数字显示，2004年只有17家公司在直销单克隆抗体药，但随着新产品和新公司的涌入，2010年的这一数字有望增长1倍以上，达到36家。,恶性肿瘤的发生发展与治疗,癌症是100多种相关疾病的统称。当身体内细胞发生突变后，它会不断地分裂，不受身体控制，最后形成癌症。恶性肿瘤就是我们所说的癌症。恶性肿瘤的细胞能侵犯、破坏邻近的组织和器官。而且，癌细胞可从肿瘤中穿出，进入血液或淋巴系统. 临床定义肿瘤的基本特征是其细胞对于生
11、长、分化的调控机制发生改变，其结果导致细胞生长迅速、挤压或侵犯临近正常组织。恶性肿瘤的鉴别则进一步需要具有以下特征：失控的，侵袭性的，进行性的生长 。恶性肿瘤细胞竞争性地夺取正常组织的养分，但同时不行使正常组织的功能，最终导致人体因组织、器官或系统功能衰竭而死亡。恶性肿瘤最大的威胁来自于侵袭临近组织或发生转移，对于未发生侵袭或转移的早期肿瘤，外科手术切除的5年生存率可达80%以上，具有良好的治疗效果。,一、恶性肿瘤的特点,实体瘤和血液系统恶性肿瘤实体瘤目前有100余中，人体全身除了毛发指甲、牙齿、眼部的某些部位外，几乎都可以发生肿瘤。血液系统的肿瘤一般分为白血病和淋巴瘤两类。恶性肿瘤的发病率高
12、，死亡率高，目前已成为全球第二死亡原因。癌症主要有：肺癌、肝癌、胰腺癌、胃癌、食管癌、结直肠癌、乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌、鼻咽癌、口腔癌、白血病 、皮肤癌、淋巴癌、前列腺癌、胆囊癌、肾癌、骨癌、膀胱癌等。,二、恶性肿瘤的分类,多因素、多基因、多环节的过程，可分为起始阶段和进展阶段。起始阶段：正常机体受到某些致癌因素的影响而发生DNA水平的突变时，正常机体可以通过两种途径来进行调控：一种是诱导突变的细胞调亡，另一种是细胞启动DNA修复机制，修复由DNA损伤造成的突变。但如果以上两种机制出现问题，或是机体持续暴露于致癌因素之下，则较容易引起细胞单个等位基因的不可逆突变，很可能在致癌因素的影响下发生两
13、个等位基因的不可逆突变，彻底转化为非正常癌前细胞，开始生长、分裂。这就是就是恶性肿瘤的起始阶段。进展阶段：漫长的进展过程，期间会历经更多癌基因、抑癌基因的突变才能最终癌变，在此过程，癌前细胞和癌细胞都可以以某些机制来逃避机体免疫系统的监视，最终发展成为恶性肿瘤。,三、恶性肿瘤的发生,四、恶性肿瘤的发展、转移,浸润与转移是恶性肿瘤的重要特征!局部浸润：恶性肿瘤局部浸润的机制目前尚未明了，但是一个由一系列步骤组成的复杂过程。浸润能力强的瘤细胞亚克隆的出现和肿瘤血管形成对此都起着重要的作用。正常上皮细胞之间有各种细胞粘附分子（CAMs）如上皮粘连素将其彼此胶着在一起，不能单独分离。若将编码上皮粘连素
14、DNA插入到瘤细胞基因组中，则可使其丧失转移和浸润能力 瘤细胞彼此分散才能侵入细胞外基质(extracellular matrix,ECM)。细胞外基质在机体内分隔上皮组织和结缔组织，包括基底膜和间质性结缔组织，主要是由胶原、糖蛋白和蛋白多糖组成。正常上皮细胞与基质的结合是通过存在于上皮细胞膜表面的整合素（integrin）的粘附分子与存在于基质中的其配体的结合来实现的。,癌细胞的ECM主要成分基底膜的侵袭是一主动过程，可分为四个步骤：肿瘤细胞彼此之间的粘附力减少（detachment)：局部发生浸润时，第一步是由细胞粘附分子介导的肿瘤细胞彼此之间的粘附力减少，而癌细胞与基质的附着力增加。 癌
15、细胞附着于基底膜：正常上皮细胞具有的一种整合素层粘连蛋白（LN）的受体，只分布在细胞的基底面，能与基底膜的LN分子结合而使上皮细胞附着。而癌细胞则有更多的LN受体，分布于癌细胞的整个表面，使癌细胞更容易与基底膜粘附。例如已发现，人的侵润性乳腺癌细胞与LN的结合能力为正常或良性乳腺上皮细胞的50倍，这类病人发生淋巴结转移的机会大大高于LN受体较少的乳腺癌病人。纤维粘连蛋白（FN）也是基底膜的成分，可与上皮细胞表面的一种整合素FN受体结合而使细胞附着于基底膜。癌细胞FN受体表达增加和其侵袭性之间也存在于与LN类似的关系；除此之外癌细胞还可以表达多种整合素作为细胞外基质的受体，如胶原和vicrone
16、ctin的受体。,细胞外基质的降解（degradation）；在癌细胞与基底膜紧密接触48小时后，ECM的成分，如LN、FN、蛋白多糖和胶原纤维（型）可被癌细胞直接分泌的蛋白溶解酶（包括型胶原酶、尿激酶型胞浆素原活化物、组织蛋白酶D等）溶解，使基底膜产生局部的缺损。癌细胞也可诱导宿主细胞（如纤维母细胞）产生蛋白酶，使ECM溶解。型胶原酶是一种金属蛋白酶，能分解上皮和血管基底膜的型胶原纤维，已有报告指出在乳腺癌和胃癌细胞有这种酶的过度表达。动物实验还发现型胶原酶的抑制剂可以大大减少转移的发生； 癌细胞的移出（migration）；癌细胞通过被溶解的基底膜缺损处游出是借助于自身的阿米巴运动。近来发
17、现肿瘤细胞的衍生的细胞激肽，如自分泌移动因子（autocrine motility factor），如肝细胞生长因子和胸腺素15(thymosin 15)可介导瘤细胞的移动。基质成分（如胶原、蛋白多糖）的降解产物和某些生长因子（如胰岛素样生长因子和）对癌细胞有化学趋向性，还可以促进血管形成和肿瘤生长。癌细胞穿过基底膜后，重复上述步骤进一步溶解间质性的结缔组织，在间质中移动。到达血管壁时，可以以同样方式穿过血管的基底膜进入血管。,血行播散：进入血管的癌细胞形成新的转移灶的可能性小于千分之一，因单个癌细胞进入血管后绝大多数为机体的免疫细胞（NK）消灭。但被血小板凝集成团的癌细胞形成的瘤栓则不易被消
18、灭，并可与形成栓塞处的血管内皮细胞粘附，然后以前述机制穿过血管内皮和基底膜，形成新的转移灶。由于肿瘤的异质化而选择出的高侵袭性的瘤细胞亚克隆，尤其容易形成广泛的血行播散。新近发现一种称为CD44的粘附分子可能与血行播散有关。在正常的T细胞表面的CD44分子可以通过识别毛细血管后静脉内皮上的透明质酸而回到特定的淋巴组织。而在结肠癌CD44的变异型（如V6)的高表达提示高转移。,转移的发生不是随机的。早在1889年Paget在对700多侧乳腺癌的转移进行分析后，就发现有明显的器官倾向性，并提出有名的“种子和土壤”学说。血行转移的位置和器官分布，在某些肿瘤具有特殊的亲和性，如肺癌易转移到肾上腺和脑；
19、甲状腺癌、肾癌和前列腺癌易转移到骨；乳腺癌常转移到肺、肝、骨、卵巢和肾上腺等。产生这种现象的原因还不清楚，可能是由于这些器官的血管内皮上有能与进入血循环的癌细胞表面的粘附分子特异性结合的配体（如血管细胞粘附分子），或者由于靶器官能够释放某些吸引癌细胞的化学吸引物质（如胰岛素样生长因子和）。此外，转移瘤在某些组织或器官中不易形成，也可能与这些器官或组织的环境不适合肿瘤的生长有关。如脾虽然血液循环丰富但转移癌少见，可能是因为脾是免疫器官；横纹肌转移瘤很少，可能是因为肌肉经常收缩使瘤细胞不易停留或肌肉内乳酸含量过高，不利于肿瘤生长。,肿瘤转移的分子遗传学：目前尚发现一个单独的转移基因，但已发现一种肿
20、瘤抑制基因nm23的表达水平与肿瘤的侵袭和转移能力之间存在有意义的关系。在小鼠模型中，nm23的表达高者具有低转移性；nm23表达低10倍者伴有高转移。人类的nm23基因定位于第17位号染色体。在侵袭性强的肿瘤中nm23基因丢失。临床上对人乳腺癌的观察发现，淋巴结转移少于三个者，nm23蛋白表达水平高；而有广泛转移者nm23蛋白表达的水平一般均低。如能将nm23蛋白作为标记物来预测转移并且在治疗上用于抑制转移，将是肿瘤治疗的一个突破。现此问题正在积极研究中。,具有转移潜能的癌细胞具有以下特征：1）可以逃避血液循环中免疫系统的监视；2）表面高表达某些特殊的黏附分子，以便黏附于血管壁；3）其分泌的
21、各种肿瘤血管形成相关因子和蛋白的能力强，这样才可能穿出血管定居并最终生长成为转移病灶。,五、恶性肿瘤细胞,相关标志物染色体水平特异标志物的改变：基因的缺失、扩增、易位以及某些脆性位点的出现。突变或异常表达的基因：癌基因、抑癌基因和DNA修复基因激素：导致激素的异常分泌。胚胎抗原、癌症睾丸抗原、分化抗原、病毒抗原、肿瘤相关自身抗原相关基因的改变癌基因：如ras，myc基因抑癌基因，如p53DNA修复基因,细胞的周期、生长及分化正常细胞的细胞周期包括G0期、G1期、S期、G2期、M期，通常分化的正常细胞会进入G0期，处于长期不分裂的状态，并在此期间行使其正常生理功能。同时，正常细胞周期中存在数个关
22、卡(check point)，一旦发现突变及其他错误，会诱导细胞进入凋亡的程序。而癌细胞由于基因水平的许多改变，除了肿瘤的休眠外，不再进入G0期。如抑癌基因的失活，肿瘤细胞可以越过检查点继续生长、分裂。恶性肿瘤细胞还具有自主性生长的特点，这种特点来自于肿瘤细胞一般像正常细胞那样，必须依赖于外来的生长因子才能生长。癌细胞可以通过两种途径自主性生长，一种是自我分泌生长因子并高表达相应受体，另一种是即使没有生长因子的存在，也可以因信号通路中某些蛋白的改变而持续提供生长刺激信号。目前发现的重要的生长因子信号通路为EGF/EGFR和HER2。,癌细胞一般不进入G0期进行分化成熟，因而其表面也常常缺乏一些
23、相应的分化标志。然而，取而代之，却常常表达一些原始的胚胎抗原和其他一些永生化的标志，例如CEA。正常细胞受到自然死亡机制的调控，会因染色体端粒的缩短而最终死亡。癌细胞因表达端粒酶，可以修复端粒，从而逃避了自然死亡的过程，成为永生化细胞。,六、肿瘤血管,在恶性肿瘤的发展、转移的过程中，肿瘤血管形成起着关键性的作用。肿瘤的长大及快速生长均严重依赖肿瘤血管形成以提供氧和养分并带走代谢废物。20世纪70年代Folkman提出了实体肿瘤的生长依赖肿瘤血管形成的观点。现在已经明确，如果没有肿瘤血管的形成，肿瘤不可能生长到2mm以上。肿瘤血管与正常血管不同，这种不同首先反映在形态上的差别。肿瘤血管与正常血管
24、相比 ，往往管腔较大，缺乏肌层、基底膜或内皮细胞不完整，多为盲端等。最近的研究表明，对于构成血管基础的内皮细胞，在形态表型、基因表达谱等方面，肿瘤血管才有机会进入体液循环系统转移至其他部位。,肿瘤血管形成可分为以下几个阶段：肿瘤分泌某些促血管形成因子，与临近的正常组织 血管内皮细胞表面的相应受体结合，诱导内皮细胞活化、增殖，并发生迁移。已证明在肿瘤血管形成过程中起关键作用的是血管内皮生长因子 (VEGF)及其II型受体VEGFR2。 肿瘤及活化的内皮细胞均分泌蛋白酶类物质，降解血管及肿瘤的基底膜，内皮细胞迁移至肿瘤内部。主要有两类蛋白酶与此相关，基质金属蛋白酶(MMPs)和丝氨酸蛋白酶，尤其以
25、后者的作用更为重要。迁移入肿瘤内部的内皮细胞再次组织成管状，并最终形成肿瘤血管。因而，有效地阻断肿瘤血管形成或有效地破坏肿瘤血管，就能有效地抑制肿瘤的生长及转移。目前抗肿瘤血管形成策略已经成为治疗肿瘤研究的新热点。,机体对肿瘤的非特异性免疫和特异性免疫的总和。肿瘤是机体正常细胞恶变的产物，其特点是不断增殖并在体内转移。因此肿瘤细胞在免疫学上的突出特点是出现某些在同类正常细胞中看不到的新的抗原标志。现已陆续发现的肿瘤抗原包括肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原。前者为肿瘤细胞所独有；后者大多指胚胎性抗原，为胚胎组织与肿瘤组织所共有。这些抗原在胚胎期曾经产生，出生后渐趋消失，但在细胞恶变时又被重新合成，因
26、而胚胎抗原实际上是一种“返祖抗原”。较为典型的是肝癌的胚胎性抗原甲胎蛋白（AFP），为卵黄囊及肝、肾、胎盘等胚胎组织与肝癌以及生殖腺肿瘤所共有 。,七、肿瘤免疫,由于肿瘤抗原的存在，势必被机体免疫系统所识别，并由此激发特异性免疫反应，包括细胞免疫和体液免疫。在细胞免疫方面，T淋巴细胞、K细胞（抗体依赖性细胞毒细胞）、NK细胞（自然杀伤细胞）和巨噬细胞对肿瘤细胞均具杀伤作用。肿瘤的体液免疫主要是抗肿瘤抗体对肿瘤细胞的破坏效应。正常情况下，机体依赖完整的免疫机制来有效地监视和排斥癌变细胞，因此绝大多数个体不出现肿瘤。若癌变细胞因某些原因逃避免疫的监视排斥而增殖到一定程度时，肿瘤的发生便不可避免。肿
27、瘤抗原的存在也有助于肿瘤的免疫学诊断，其中已获最佳实用价值的是检测AFP以诊断肝癌。,恶性肿瘤的治疗方法,恶性肿瘤的常规治疗手段主要有：外科手术治疗放射治疗化学药物治疗抗体药物治疗,抗体药物治疗肿瘤的主要策略,一、概述传统手段：直接杀死肿瘤细胞，但选择性太差，在杀伤癌细胞的同时也大量杀伤正常细胞。20世纪80年代初期，由于可选择性地与癌细胞结合的单克隆抗体的出现，将具有选择性的抗体作为载体，与化学药物或放射源带至肿瘤局部，提高化疗或放疗的选择性，以期提高其疗效，减少毒副作用。这就是最早的抗体靶向治疗，实质上仍是一种直接杀死肿瘤细胞的策略。,阻断封闭生长因子信号通路策略，此策略不是直接杀伤癌细胞
28、，但能有效地抑制癌细胞的生长，对于治疗恶性肿瘤疗效，这种策略因不具有直接杀伤能力，所以毒副作用小。体内建立抗肿瘤免疫，直接利用特异性抗体与癌细胞结合后引起的免疫学反应，还可以通过加强癌细胞抗原的抗原递增来加强系统肿瘤免疫反应。临床资料已经证实，有效的抗肿瘤免疫反应是可以有效地治疗肿瘤的。抗肿瘤血管形成是肿瘤治疗的新策略，这种不直接针对肿瘤细胞的抗血管剂不仅疗效显著，毒副作用小且不易耐药，应用广泛，因而极有可能在治疗肿瘤方面取得突破性的进展。,抗体药物治疗肿瘤的主要策略,增强机体抗肿瘤免疫；诱导肿瘤细胞凋亡；抑制肿瘤血管的形成；提高宿主对肿瘤常规治疗的耐受力或加速损伤的恢复。,二、靶向治疗类抗体
29、药物,定义：靶向治疗类抗体药物是指以抗体为载体，将具有杀伤肿瘤功能的效应分子如核素、化疗药物、毒素等，选择性地带到肿瘤局部，进而选择性地杀伤肿瘤细胞可相应的细胞组织，这类抗体药物以前也称为“生物导弹”。靶向治疗(targeted therapy)是抗体药物最初的应用思路之一。靶向治疗就是利用了单克隆抗体的特异性识别靶抗原并与之结合这一特点，期望特异识别癌细胞的抗体能将杀伤癌细胞的效应分子携带至肿瘤局部，从而选择性地杀伤肿瘤细胞。靶向治疗抗体药物必须饱含两个必需成分，一是可将特异识别肿瘤并与之结合行使靶向功能的载体-抗体，二是能在到达肿瘤局部后直接或激活后杀伤肿瘤细胞的弹头-效应分子。,治疗靶位
30、：抗原的特异性：抗体药物的特异性大很大程度上由其针对的抗原的特异性来决定。尽管说癌细胞和正常细胞表面存在着大量的交叉抗原，但二者膜表面表达的抗原还是存在较大的差异。癌细胞会在其表面表达多种较特异的抗原。作为靶向治疗的靶抗原，一般应具备以下的特点：在癌细胞表面有一定程度的表达较特异地表达在癌细胞表面，而在正常细胞，尤其是重要器官组织或不可再生的组织则极少表达或不表达抗原较少调变，比较稳定地表达于癌细胞表面血清中脱落的可溶性抗原浓度较低抗原抗体结合后可导致抗体内化抗原抗体结合的强度适中，以利于抗体渗透入肿瘤内部表达靶抗原的肿瘤血管较丰富表达靶抗原的肿瘤异质性不是很强，靶抗原表达于相当比例的癌细胞表
31、面,靶抗原：分化抗原、癌胚胎性抗原以及某些表达于癌细胞表面的未知肿瘤相关抗原。分化抗原：CD33，表达于急性粒细胞白血病等；CD20，表达于B细胞霍奇金淋巴瘤等；CD22，CD40表达于非霍奇金淋巴瘤等； CD30，表达于霍奇金淋巴瘤等；其他还有CD25，CD38等。CD系列抗原的特点：并不是特异性地表达于癌细胞表面，而是异常表达于癌细胞表面，这种异常表达表现为表达时期上的异常和细胞种类上的异常，且CD抗原通常表达于一些血液系统正常细胞的表面，所以针对这些CD抗原的靶向治疗除了杀伤肿瘤细胞外还可以杀伤正常血细胞，引起一定的血液系统毒性。FDA批准上市的用于治疗CD33或CD20表达阳性的血液系
32、统肿瘤，一种携带放射核素，一种携带化疗药物。,癌胚胎抗原癌胚抗原(CEA)，甲胎蛋白抗原(AFF)和LewisY相关抗原等。CEA的应用范围最广，在多种消化道肿瘤和其他一些肿瘤如胃癌、结直肠癌、肺癌、乳腺癌均有表达。目前已经发现多种特异性于肿瘤细胞表面，而很少表达于正常组织的肿瘤相关抗原，其中既有多种已知的抗原，也还有大量未知的抗原。如针对过度表达的生长因子受体的靶向治疗抗体药物可以取得较满意的疗效。抗体靶向治疗肿瘤具有特异性较强、作用直接、作用效果显著的特点，但由于抗体药物本身具有毒性，因而抗体药物非特异性分布带来的毒副作用是不容忽视的，且已成为靶向治疗的瓶颈问题。因而对于靶向治疗而言，提高
33、靶向抗体的特异性对于提高治疗的疗效和降低毒副作用是至关重要的。,效应分子化疗药物和放射核素靶向治疗用化疗药物重点是提高化疗药物的细胞毒性或采用酶前药系统。如何提高细胞毒性呢？寻找新型的化疗药物。前提是抗体结合于肿瘤细胞表面之后可以内化，存在于血液循环系统以及非特异分布于其他正常组织的靶向药物不易被正常细胞摄取，只有肿瘤细胞可以通过抗体特异结合后内化机制摄取药物，从而被杀伤。我国自行从链霉素菌中分离得到一种名为C1027的抗生素，其细胞毒性是阿霉素的10 000倍。,抗体导向的酶前药系统。抗体将可使前药被催化转换成为细胞毒性药物的酶携带至肿瘤局部，待血液循环系统及正常组织中非特异分布的抗体酶药物
34、廓清后，再注射前药，前药对正常组织是无毒或低毒，只有在前药到达肿瘤局部后才被催化为细胞毒性物质，被催化后的前药细胞毒性大大提高，甚至可提高1000倍以上，造成了一种肿瘤局部存在高浓度化疗药物的微环境。大约有6种，分别采用前药激活酶 葡萄糖醛酸苷酶， 内酰胺酶，碱性磷酸酶，羟基肽酶，青霉素酰胺酶，胞嘧啶脱氨酶。,放射核素最先采用的是放射性强，半衰期长的131I现在采用的是线比例更高，有效杀伤距离更长，半衰期更短的90Y或188Re代替131I。新型效应分子：抗体生物毒素融合蛋白，抗体脂质体药物颗粒、抗体磁性纳米颗粒、抗体基因治疗载体等。抗体生物毒素融合蛋白类靶向药物是将抗体与生物毒素采用DNA重
35、组技术表达成为一个融合蛋白质，又称免疫毒素。不同于抗体与毒素化学偶联的靶向治疗药物，它通常可以保留抗体的以及毒素的天然活性，且不存在体内脱落游离的问题，优于将抗体与毒素化学偶联的靶向治疗药物。免疫毒素与肿瘤细胞结合后，可以通过抗体介导的内化作用及非特异的内吞作用进入肿瘤细胞内，进而杀死肿瘤细胞。,抗体或抗体片段与非杀伤类效应分子的融合蛋白，这些效应分子通常是一些免疫调节剂，可以通过多种机制和途径加强肿瘤局部或全身系统的抗肿瘤免疫反应。常用的效应分子有细胞因子，T细胞受体，激素，超抗原。,治疗策略的改进,在采用化疗药物或放射核素的靶向治疗之中，如何避免因靶向抗体自身的原因引起的药物的非特异分布的
36、问题是影响靶向治疗类抗体药物疗效及降低治疗中毒副作用的关键。导致靶向治疗类抗体药物非特异分布的主要原因是抗体本身的交叉反应性较强或靶抗原肿瘤特异性较差以及抗体所具有的Fc片段与带有其受体的正常细胞的结合。 目前基于预靶向原理的两步法或三步法已经开始在临床试用。预靶向是指首先将携带有接头物质的靶向抗体注射人体内，待抗体药物在体内浓聚于肿瘤部位并在正常组织廓清后，再注射入携带有另外一种接头分子的效应分子药物，三步法则在二步法的基础上，在注射靶向抗体一定时间后加入例如靶向抗体的抗抗体等辅助药物协助廓清正常组织及血液循环中的抗体药物。预靶向可以有效减少效应分子浓聚于肿瘤部位的时问，同时又能有效地减少杀
37、伤性效应分子在正常组织的非特异性分布，从而减低了靶向治疗抗体药物的毒副作用，以便提高使用剂量，有效地增加靶向治疗的疗效。,三、封闭类抗体药物,定义：封闭类抗体药物（blocking antibodies）是指抗体与肿瘤细胞的可溶性蛋白、因子或膜蛋白特异结合后，封闭这些蛋白因子的功能活性，导致肿瘤细胞发生凋亡或生长抑制等现象的一类抗体药物。 在蛋白质功能研究中，采用抗体封闭的方法确定目标蛋白的功能是最常用的方法之一。由于抗体丰富的多样性，理论上任何蛋白的活性位点均可以被抗体封闭。因而如果能够找到在肿瘤发生发展中起关键作用的可溶性蛋白因子或膜蛋白，继而采用封闭抗体将其功能封闭，可能具有显著地治疗肿
38、瘤的效果。,封闭类抗体药物作用原理：是利用抗体与可溶性或膜上靶蛋白特异位点特异地结合，封闭靶蛋白的活性位点，阻断靶蛋白与其相应的配基或其他蛋白的结合，从而封闭靶蛋白的某些乃至全部的生物学功能。应用领域：目前封闭类抗体药物在自身免疫性疾病以及免疫调节治疗中有着相当重要的应用。在肿瘤治疗领域，由于目前发现的在肿瘤发展转移过程中起关键作用的单一的蛋白因子很少，因而目前直接用于治疗肿瘤的封闭类抗体药物也较少。有一些间接治疗肿瘤的封闭类抗体药物，主要为一些用于肿瘤并发症和骨髓移植的抗体药物。,封闭类药物的靶蛋白：生长因子：已发现数种可溶性蛋白的膜蛋白在肿瘤血管形成中起着关键性的作用，其中VEGF在肿瘤血
39、管形成中是最重要的促内皮细胞生长因子之一，而阻断VEGF的生物学活性，即可有效地阻断肿瘤血管的形成，进而抑制肿瘤的生长。已有相关药物进入临床研究。位于细胞膜上的功能性蛋白，通过阻止此类蛋白与其他膜蛋白的结合，从而破坏细胞间的通信连接等重要功能。如抗CTLA-4（细胞毒T淋巴细胞抗原4）另外一个破坏细胞间相互连接的例子在抗血管领域，内皮细胞间的连接才能形成血管，肿瘤血管的内皮细胞间彼此连接才能形成肿瘤，而内皮细胞的连接主要依赖于钙黏连素，因而通过封闭肿瘤血管内皮细胞间钙黏连素的结合，可以破坏肿瘤血管，达到抑制肿瘤生长的目的。,开发例子：目前封闭类抗体药物已经有一些用于肿瘤治疗中的辅助治疗，如封闭
40、B7的抗体被用来抑制骨髓移植后的免疫排斥反应，封闭PTHrP（副甲状腺激素相关蛋白）的抗体被用于缓解肿瘤引起的骨痛等症状。他们已进入临床试验阶段。缺陷：往往需要在血液循环中维持较高的抗体浓度，并长时间持续治疗，因而治疗剂量大，治疗周期长。,四、作用于信号转导类抗体药物,肿瘤的生长离不开异常的生长信号通路，现已证明，多种肿瘤均依赖于自泌、旁泌或异常持续激活的生长因子信号通路。采用相应抗体与这些信号通路的受体结合，阻止天然配基与受体的结合，也就是阻断信号通路激活，可以有效地抑制肿瘤的生长，并且可能引起其他有利的抗肿瘤效应。由于肿瘤的发生发展是一个多基因、多因素、多环节的过程，其依赖的各种生长信号也
41、较多，只有阻断对于肿瘤发生发展转移来说非常重要的信号通路，才能对肿瘤的治疗发挥较大的效果。目前已经鉴定了两类信号通路在实体肿瘤中具有非常重要的位置。第一类是erbB受体家族，第二类是VEGF受体家族。,五、效应子杀伤类抗体药物,在治疗肿瘤的抗体药物中，有一类抗体依靠其带有的抗体Fc片段，在特异地与肿瘤细胞结合后，通过其Fc片段介导一系列效应子免疫学杀伤功能杀伤肿瘤细胞，这就是效应子杀伤类抗体药物。 人体免疫反应大致可分为体液免疫和细胞免疫反应两大类，体液免疫是由抗体介导的，细胞免疫是由T细胞、NK细胞和巨噬细胞等介导的。以往对抗肿瘤免疫反应存在一定程度的误解，认为人体免疫系统的抗肿瘤免疫反应主
42、要是细胞毒T淋巴细胞(CTL)在发挥作用，抗体在抗肿瘤免疫反应中不仅作用十分有限，甚至常常发挥一些诸如封闭作用等不利的效果。随着免疫学的发展，已逐渐明确，在肿瘤患者体内常常存在大量的CTL细胞，但他们却无法有效地识别肿瘤细胞并进行杀伤。这主要是因为肿瘤细胞通常在抗原呈递方面都有缺陷，而CTL介导的杀伤又必须依靠有效的、MHC限制的抗原呈递才能进行。,抗体与肿瘤细胞结合本身并无免疫杀伤任用，然而，带有Fc片段的抗体分子可以介导CDC（补体依赖的细胞毒细胞杀伤）和ADCC（抗体介导的细胞毒杀伤）作用，还可以介导巨噬细胞内吞抗体包覆的肿瘤细胞。目前已批准的抗CO17-1A鼠单抗，抗HER2抗FcgR
43、 I 双特异性抗体,效应子杀伤类抗体药物在抗体治疗肿瘤领域占有重要的位置，在已经上市的6种抗体中，有3种属于效应子杀伤类抗体药物，在临床试用的也已经有20余种。这些临床应用的资料显示，应用效应子杀伤类抗体药物治疗肿瘤时应该注意一个重要的问题，即效应子细胞在肿瘤局部的迁移聚集问题。关于T细胞过继性免疫治疗的临床研究结果显示，虽然被激活致敏的T细胞具有非常良好的体外杀伤肿瘤细胞的特性，但是同位素示踪结果显示这些T细胞并不能聚集于肿瘤局部，同时临床疗效也未见显著的提高。效应子杀伤类抗体药物临床试用的资料也提示，似乎治疗血液系统恶性肿瘤的抗体药物的疗效优于实体肿瘤。其原因一方面是因为抗体在体液循环系统
44、中更易聚集于靶细胞，另一方面也是因为在体液循环中效应子细胞有更大的概率与被抗体包覆的肿瘤细胞接触。,六、抗独特型疫苗类抗体药物,抗体分子本身既是可与特定抗原特异结合的抗体，又是一种可诱导机体产生抗抗体的抗原。抗体依据其引起血清免疫反应的特性，可分为3种类型，同种型、同种异型和独特型。独特型是指在同种同个体内，不同抗体分子之间的差别，实际上这种差别来自于抗体的可变区的不同，反映了抗体的多样性。独特性理论：主要是免疫网络学说，认为抗原刺激机体产生抗体（Ab1）后， Ab1又可以作为抗原刺激机体产生抗抗体（ Ab2 ），而抗体Ab2又引起机体产生Ab3，最终产生一个复杂的，但又是相对平衡的抗体网络，
45、网络链条中的各级抗体均受到上下级抗体的调控。其中Ab2级的抗体就属于独特型抗体。,抗独特型疫苗类抗体药物不仅可以刺激机体产生针对肿瘤抗原的体液免疫反应，依靠CDC和ADCC作用杀伤肿瘤细胞，也可以引起针对肿瘤细胞细胞免疫反应，依靠CTL杀伤肿瘤细胞。对于体液免疫反应和细胞免疫反应，大量的研究已经证实，能有效抑制和杀灭肿瘤的是细胞免疫反应。仅仅依靠单一表位往往难以激起机体有效的抗肿瘤免疫反应，因此多种抗独特型抗体的联合应用将是一种趋势。目前在临床试用的抗独特型抗体至少有7种，针对的靶位点主要为CEA、神经节苷酯GD3或GD2。其中针对GD3的抗独特型抗体目前显示出较好的疗效。,七、抗血管类抗体药
46、物,作用机理：并不是独立的，均可包含上述策略中，但由于其作用的靶位不同其他抗肿瘤抗体药物，并不直接针对肿瘤细胞。实体肿瘤的生长转移依赖于肿瘤血管的生成，肿瘤血管生成通常是由已有的正常血管生长出新的血管深入肿瘤内部，其中涉及多种细胞及胞外的蛋白分子。,肿瘤血管生成是一个极其复杂的连续过程，可分为：肿瘤细胞或间质细胞分泌可溶性血管形成因子作用于已存血管内皮细胞上的受体，激活内皮细胞，使其能够增殖和迁移；内皮细胞或肿瘤细胞释放蛋白酶，使血管内皮基底膜降解；内皮细胞在迁移前沿增殖、黏附、管道化、分支形成血管环；新的基底膜及血管周围细胞的形成和完善。血管形成的前3个环节均可作为抗体治疗的靶位点，由于肿瘤
47、血管经常结构不完整，因而第4个环节在抗血管治疗中作用不大。,实体肿瘤生长到2-3mm时，开始在缺氧的诱导下分泌多种血管生长因子，这些促血管生长因子将诱导正常的血管内皮细胞激活、增殖。目前发现的最重要的肿瘤分泌的促血管生长因子是VEGF，它在肿瘤诱导临近血管生长新生肿瘤血管中占主导地位，动物实验证实，在多种实体肿瘤模型中如果封闭VEGF的信号通路，肿瘤血管几乎无法生成，可以非常有效地抑制肿瘤的生长和转移。现在发现，人血管内皮细胞上至少存在4种VEGF，但实验研究证实，起主要的是VEGF受体2型（KDR）。目前封闭VEGF的抗体药物已进入临床试用之中，单独使用或与化疗联合应用均具有较好地抑制肿瘤生
48、长，增长疾病进展期的效果，显示出良好的应用前景。,肿瘤血管形成的第二阶段，主要是蛋白酶的释放以破坏旧的血管，以便从破坏的地方新生出到达肿瘤的血管，在这个阶段中MMPs是最主要的降解血管基底膜的蛋白酶，由于目前发现了多种可以抑制MMPs 活性的小分子化合物和天然蛋白，所以尚未再对针对MMPs的抗体药物展开研究。,在肿瘤血管形成的第三阶段，除了BEGF等生长因子继续刺激内皮细胞增殖外，还需要内皮细胞表面各种黏附分子的参与，新生的内皮细胞才能成管、形成血管环。钙黏连素是负责内皮细胞间黏连的重要黏附分子之一，无论是正常血管还是肿瘤血管均主要是由钙黏连素形成细胞间连接，然而研究提示正常血管间钙黏连素间相
49、互作用的部位与肿瘤血管存在差别，所以钙黏连素的某些特异位点可能具有作为肿瘤血管特异靶位的潜力。,Imclone公司开发了一系列针对人钙黏连素的单抗，发现它们均具有阻止血管形成的能力，但其中大部分单抗对正常机体也具有强烈的毒性，阻碍正常血管的生成甚至破坏已经形成的正常血管。表位分析表明，它们全都是针对钙黏连素靠近跨膜区的表位。如何正常的发现并区分识别正常血管钙黏连素与肿瘤血管钙黏连素的表位，可能是这类药物的关键。,除了肿瘤新生血管生成的各环节外，另外一个最重要的抗血管治疗靶位就是肿瘤血管内皮细胞本身，肿瘤血管形成的物质基础是内皮细胞，肿瘤血管形成的任何过程都是以内皮细胞的变化为基础或为其服务的，
50、因而内皮细胞在肿瘤血管形成中居于中心地位。目前已发现40多种基因在肿瘤血管内皮细胞中高表达，这些基因有可能成为肿瘤血管内皮细胞的特异靶位。目前困扰肿瘤血管内皮细胞研究的最大障碍是肿瘤血管内皮细胞的分离及体外培养。,八、其他种类抗体药物,除了上述的作用机制外，目前发现抗体药物还可以通过一些较特殊的作用机制发挥抗肿瘤的作用。这些机制包括免疫佐剂、逆转耐药以及胞内抗体等。,治疗肿瘤的抗体药物的现状,已经上市的治疗肿瘤的抗体药物 自1997年美国食品及药品管理局(FDA)批准第一个用于治疗恶性肿瘤的抗体药物Rituxan上市以来，截止到2001年，在世界范围内共批准了6种治疗恶性肿瘤的工程抗体药物上市
